JPH01213929A - 電子管用陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はＴＶ用ジブラウン管どに用いられる電子管用
陰極に関し、特に電子放射物質層の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第２図は従来のＴＶ用ジブラウン管撮像管に用いられて
いる陰極を示すものであり、図において、■はシリコン
（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの還元性元素を微
量含む主成分がニッケルからなる有底筒状の基体、２は
この基体１の底部上面に被着され、少なくともバリウム
（Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）あるいは
／及びカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸化
物１１と、０．１〜２０重量％の希土類金属酸化物１２
とからなる電子放射物質層、３は上記基体１内に配設さ
れたヒータであり、加熱により上記電子放射物質層２か
ら熱電子を放出させるためのものである。

このように構成された電子管用陰極において、基体１へ
の電子放射物質層２の被着は次のようにして行われるも
のである。まず、アルカリ土類金属（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ
）の炭酸塩と例えば４重量％の酸化スカンジウム（ＳＣ
ｔＯｌ）からなる懸濁液を基体１に塗布し、真空排気工
程中にヒータ３によって加熱する。この時、アルカリ土
類金属の炭酸塩はアルカリ土類金属の酸化物に変わる。

その後、アルカリ土類金属の酸化物の一部を還元して半
導体的性質を有するように活性化を行うことにより、基
体１上にアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射物
質層２を被着せしめているものである。

この活性化工程において、アルカリ土類金属の酸化物の
一部は次のように反応しているものである。つまり、基
体１中に含有されたシリコン、マグネシウム等の還元性
元素は拡散によりアルカリ土類金属の酸化物と基体１と
の界面に移動し、アルカリ土類金属酸化物と反応する。

例えば、アルカリ土類金属酸化物が酸化バリウム（Ｂ　
ａ　Ｏ）であれば、次式（１１，（２１のように反応す
るものである。

２ＢａＯ＋％Ｓ　１＝Ｂａ　＋％ＢａｔＳ　ｔｏ４・・
・（１）ＢａＯ＋Ｍｇ　　＝Ｂａ＋ＭｇＯ・・・（２）
この反応の結果、生成したＢａは電子放射物質層２の表
面へ拡散し、アルカリ土類金属酸化物中の不純物準位を
形成するか、アルカリ土類金属酸化物の表面へ吸着して
仕事函数を下げ、陰極は陰極温度７００〜８００℃の動
作温度で０．５〜２．　ＯＡ／ｃｄの電流密度動作が可
能になる。ここで、このようにして形成された電子管用
陰極にあっては、電子放射物質層２中のｓｃ＊ｏａの効
果により、上記（１）式及び（２）式に示されたＢａｔ
　Ｓ　ｓ　Ｏ４あるいはＭｇＯなどの中間層の形成が抑
制され、寿命中の長時間にわたって還元剤とＢａＯとの
反応が安定して行われ、上述の高電流密度動作を実現す
ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように構成された従来の電子管用陰極においては、
電流密度２．ＯＡ／ｃｄを越えると、電子放射物質層の
ジュール熱による消耗が著しく、上述の電子放射物質層
中の酸化スカンジウムの効果のみでは十分な寿命特性が
得られないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、４　Ａ／ｃｄ以上の高電流密度動作において
も長時間にわたって安定したエミッション特性を有する
電子管用陰極を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電子管用陰極は、主成分がニッケルから
なる基体に、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金
属酸化物を主成分とし、０．０１〜１０重量％の希土類
金属酸化物を含む電子放射物質層を被着形成するととも
に、該電子放射物質層の上に希土類金属酸化物層を形成
するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、アルカリ土類金属酸化物と希土類
金属酸化物との混合層である電子放射物質層の上層に希
土類金属酸化物層を形成することにより、この希土類金
属酸化物層の希土類金属酸化物が酸化バリウムの還元反
応で生成したバリウム、あるいは電子放射物質層中の酸
化バリウムと反応して複合化合物を形成し、バリウム又
は酸化バリウムのカソード表面からの消耗が大巾に低減
される。

〔実施例〕

以下に、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。この図において、２ａは基体１の底部上面に被着さ
れ、少なくともバリウムを含み、他にストロンチウムあ
るいは／及びカルシウムを含むアルカリ土類金属酸化物
１１を主成分とし、５重量％の酸化スカンジウム１２を
含む電子放射物質層、１３はこの電子放射物質層２ａの
上層にスパッタリング装置で厚さ３００ｎｍに形成され
た酸化スカンジウム層である。

次に、このように構成された電子管用陰極において、基
体１への電子放射物質層２ａの被着方法について説明す
ると、まず、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの
三元炭酸塩に酸化スカンジウム粉末を５重量％（上記三
元炭酸塩が全て酸化物になるとしての重量％）添加混合
し、懸濁液を作成する。この懸濁液をニッケルを主成分
とする基体１上にスプレィにより約８０ミクロンの厚み
で塗布した後、陰極をスパッタリング装置内に設置し５
Ｃ１０３膜１３を形成する。その後、従来のものと同様
に、炭酸塩から酸化物への分解過程及び酸化物の一部を
還元する活性化過程を経て、電子放射物′１ｔＮ２ａを
基体１・に被着せしめるものである。

第３図は電子管陰極を用いて２極真空管を作成し、４．
３　Ａ／ｃＸａの電流密度で動作させて寿命試験を行っ
た場合のエミッション電流の変化を調べた結果を示した
ものである。ａは本実施例による電子管陰極を用いた場
合、ｂは前述の従来例（Ｓｃｚ０３４重量％）の電子管
陰極を用いた場合である。

このように、本実施例による陰極は優れたエミッション
特性を示している。

このような本実施例の効果は、５ｃｔＯ，がＢａ又はＢ
ａＯと反応してＢａ５ＣａＣ）ｔなどの複合化合物を形
成するので、Ｓｃ、Ｏ，粒子上のＢａ、又は５Ｃ２０３
とアルカリ土類金属酸化物との複合化合物からのＢａ又
はＢａＯの蒸発が、アルカリ土類金属酸化物粒子上のＢ
ａあるいはＢａＯそのものの蒸発に比べ十分少ないこと
に起因していると考えられる。

なお、希土類金属酸化物層１３の膜厚は５σ〜１１００
０ｎの範囲が望ましく、５０ｎＩ１１以下では上述した
バリウム又は酸化バリウムの蒸発抑制効果が不十分で、
１０００ｎａ＋を越えると長時間のエージングを必要と
して製造面での制約が大きくなる。

又、電子放射物’ｊｔ２ａ中の希土類金属酸化物１２の
重量比は、０．０１％以下では中間層の形成抑制効果が
不十分であり、１０％を越えると長時間のエージングを
必要として製造上の制約が大きいので、０．０１〜１０
％の範囲とする。

さらに、上記実施例においては希土類金属酸化物として
酸化スカンジウム（ＳＣｔＯｓ）を用いたものを説明し
たが、他の希土類金属酸化物を用いても上記実施例と同
様の効果は得られた。但し、特に酸化スカンジウム（Ｓ
ｃｔ　０３　）ｒ酸化イツトリウム（Ｙｚ　Ｏｓ　）　
、酸化セリウム（ＣｅｚＯ８）においてその効果が顕著
であった。

〔発明の効果〕

この発明は以上に述べたように、基体に被着される少な
くともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分
とする電子放射物質層に０．０１〜１０重量％の希土類
金属酸化物を含有させるとともに、該電子放射物質層の
上に希土類金属酸化物層を形成したので、４Ａ／ｃｊ以
上の高電流密度動作での長寿命を実現し、安価で製造の
制約の少ない信鎖性の高い電子管用陰極が得られるとい
う効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子管用陰極を示す
断面図、第２図は従来の電子管用陰極を示す断面図、第
３図は電子管用陰極を用いた２極真空管の動作時間とエ
ミッション電流との関係を示す図である。 図において、１は基体、２ａは電子放射物質層、１１は
アルカリ土類金属酸化物、１２は希土類金属酸化物、１
３は希土類金属酸化物層である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主成分がニッケルからなる基体に、少なくともバ
   リウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主成分とし、０
   ．０１〜１０重量％の希土類金属酸化物を含む電子放射
   物質層を被着形成し、該電子放射物質層上に希土類金属
   酸化物層を形成したことを特徴とする電子管用陰極。